JP3869760B2 - Matched filter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトル拡散通信方式の同期確立処理において使用されるマッチトフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、移動体通信システムにおいては、周波数利用効率が高く、高速且つ高品質なデータ通信が可能なスペクトル拡散通信、特にCDMA(Code Division Multiple Access 符号分割多元接続)方式が主流になっている。移動体通信システムの移動通信端末装置に求められる特徴として小型、軽量が挙げられるが、これらを達成する1つとして回路規模の削減があげられる。移動体通信システムの基地局装置においても、扱えるユーザ数を多くするために大規模な受信回路を多数内蔵していることもあって装置の回路規模削減が課題となっている。
【0003】
移動通信端末装置、基地局装置の両装置とも規模削減に効果的な項目として同期部で用いられるマッチトフィルタの規模削減が挙げられる。マッチトフィルタは受信部にて使用され、ユーザから届いた受信データが装置の基準タイミングからどの程度遅れているかを示すデータ(遅延プロファイル)を出力する。装置はマッチトフィルタが出力した遅延プロファイルデータを基にRAKE受信を行う。
【0004】
一般的にCDMA方式の移動体通信システムの送信ベースバンド信号処理部は、送るべきデータを拡散符号で拡散したチップレートのデータを最小の単位として処理を行っている。これに対して、受信ベースバンド処理部で用いられるマッチトフィルタでは、遅延プロファイルのタイミング精度を1チップ区間の倍にするため、前段に設けられるA/D(Analog/Digital)コンバータで2倍オーバーサンプリングしたデータを生成し、それをマッチトフィルタに入力して演算を行っている。
【0005】
従来のマッチトフィルタでは、オーバーサンプリングする精度をシステムとして可変とするために、1倍オーバーサンプルした受信データから相関結果を算出するマッチトフィルタを、対応するオーバーサンプル数分だけパラレルに備え、それぞれの相関出力を選択回路で選択出力する構成で対応していた。
【0006】
図10は、従来のマッチトフィルタの構成を示すブロック図である。
この図に示すマッチトフィルタ1001は、1倍、2倍、4倍のオーバーサンプリングに対応するものである。装置(例えばCDMA受信装置)で必要なマッチトフィルタの演算精度(=オーバーサンプル数)がチップレートに対して4倍まで必要な場合、構成としては4倍オーバーサンプルに対応した構成となる。
【0007】
マッチトフィルタ1001は、サンプリング位相にそれぞれ対応した相関演算部1002、1003、1004、1005と、相関演算部1002、1003、1004、1005の相関演算結果からマッチトフィルタ1001が出力すべき内容を選択する選択部1006と、メモリ部1020とを備えている。相関演算部1002、1003、1004、1005は、クロック発生部1007、1008、1009、1010を備えている。クロック発生部1007、1008、1009、1010は受信入力データDiの4種類の位相A〜位相Dに対応するタイミングでクロックCa、Cb、Cc、Cdを出力する。
【0008】
〔4倍オーバサンプル動作〕
図11は、マッチトフィルタ1001の4倍オーバーサンプル動作時のタイミングチャートである。
【0009】
この図において、受信入力データDiは、1チップ区間に位相Aから位相Dまで4倍オーバーサンプリングされたデータである。A系相関信号は相関演算部1002のシンボル積分部1011から出力される。B系相関信号は相関演算部1003のシンボル積分部1014から出力される。
【0010】
また、C系相関信号は相関演算部1004のシンボル積分部1012から出力される。D系相関信号は相関演算部1005のシンボル積分部1013から出力される。A系クロックCaで相関演算部1002が動作し、B系クロックCbで相関演算部1003が動作する。また、C系クロックCcで相関演算部1004が動作し、D系クロックCdで相関演算部1005が動作する。選択信号SSは選択信号発生部1015から出力される。選択部1006からは4倍オーバーサンプルの相関出力結果が得られる。この場合、メモリ部1020に相関出力結果が蓄積されて相関出力Soが得られる。
【0011】
〔2倍オーバサンプル動作〕
図12は、マッチトフィルタ1001が2倍オーバーサンプル動作するときのタイミングチャートである。
【0012】
この図において、受信入力データDiは、1チップ区間に位相AからDまで4倍オーバーサンプリングされたデータである。なお、この場合、受信入力データDiは2倍オーバーサンプルされたデータであっても良い。クロック発生部1007及び1009から受信入力データDiの2種類の位相A及びCに対応するタイミングでクロックが出力される。
【0013】
他の2種類の位相Bに対応するB系クロックCbと位相Dに対応するD系クロックCdについては、相関演算部1003及び1005を使用しないことから、消費電力削減のためにLowレベルに固定される。相関演算部1002はA系クロックCaで動作し、相関演算部1004はC系クロックCcで動作する。相関演算部1002のシンボル積分部1011からA系相関信号が出力され、相関演算部1004のシンボル積分部1012からC系相関信号が出力される。選択信号発生部1015からは選択信号SSが出力され、選択部1006からは2倍オーバーサンプルの相関出力結果が得られる。この場合、メモリ部1020に相関出力結果が蓄積されて相関出力Soが得られる。
【0014】
〔1倍オーバサンプル動作〕
図13は、マッチトフィルタ1001が1倍オーバーサンプル動作するときのタイミングチャートである。
【0015】
この図において、受信入力データDiは、1チップ区間に位相Aから位相Dまで4倍オーバーサンプリングされたデータである。なお、この場合、受信入力データDiは1倍オーバーサンプルされたデータであっても良い。クロック発生部1007からは、受信入力データDiの1種類の位相Aに対応するタイミングでクロックが出力される。他の3種類の位相B、C及びDに対応するB系クロックCb、C系クロックCc及びD系クロックCdについては、相関演算部1003、1004及び1005を使用しないことから、消費電力削減のためにLowレベルに固定される。
【0016】
相関演算部1002はA系クロックCaで動作し、相関演算部1002のシンボル積分回路1011からA系相関信号が出力される。選択信号発生部1015からは選択信号SSが出力され、選択部1006からは1倍オーバーサンプルの相関出力結果が得られる。この場合、メモリ部1020に相関出力結果が蓄積されて相関出力Soが得られる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマッチトフィルタにおいては、オーバーサンプル数を可変にする場合、1倍オーバーサンプルのマッチトフィルタを4つ備える必要がある。このため、マッチトフィルタの規模が大きくなり、適用する装置(例えばCDMA受信装置)の小型・軽量化が困難であり、またこれらのことから低コスト化が困難であるという問題がある。
【0018】
すなわち、1倍オーバーサンプルから4倍オーバーサンプルまでのオーバーサンプル数を可変とする構成を採る場合、1シンボル長のタップを備えた1オーバーサンプル構成のマッチトフィルタを4系統併設し、夫々の出力を所定のタイミングで切り替えて出力する構成を採る必要がある。
【0019】
しかし、2倍オーバーサンプルの相関出力が必要な場合には2系統のマッチトフィルタを動作させる必要がなく、また1倍オーバーサンプルの相関出力が必要な場合には3系統のマッチトフィルタを動作させる必要がない。すなわち、従来のマッチトフィルタの構成で可変のオーバーサンプル数に対応する場合、動作により冗長な回路構成が存在することになる。それ故にマッチトフィルタの規模が大きくなり、適用する装置の規模増大にも影響を与えることになる。
【0020】
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、オーバーサンプル数を可変にしながらも回路構成の簡素化を図ることができるマッチトフィルタを提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明のマッチトフィルタは、4個のデータレジスタからなるシフトレジスタを複数組備えて、4倍オーバーサンプルされた入力データを1シンボル長ずつシフト入力して保持し、各組のシフトレジスタの最も後段に位置するデータレジスタの出力を逆拡散演算用として出力するデータシフト手段と、4倍オーバーサンプリング位相に同期したクロック信号を前記データシフト手段に供給するクロック信号供給手段と、1倍、2倍、4倍の各オーバーサンプル毎に前記データシフト手段におけるデータの更新及び保持制御を行うと共にデータシフト経路を切り替えるデータシフト切替手段と、を具備する構成を採る。
【0022】
この構成によれば、4倍オーバサンプル分のデータシフトレジスタを備えるとともに、1、2、4倍のオーバーサンプル毎に異なるシフト動作をさせるデータシフト経路を切り替えることから、コードレジスタ、逆拡散演算部、シンボル積分部の回路構成が1倍オーバサンプル分のみで済み、従来のような1オーバーサンプル構成のマッチトフィルタを4系統併設する必要がなくなることから回路規模の削減が可能となる。したがって、小型・軽量化が可能となり、また小型・軽量化によってコストの削減が可能となる。
【0023】
請求項2に係る発明のマッチトフィルタは、4個のデータレジスタからなるシフトレジスタを複数組備えて、4倍オーバーサンプルされた入力データを1シンボル長ずつシフト入力して保持し、各組のシフトレジスタの最も後段に位置するデータレジスタの出力を逆拡散演算用として出力するデータシフト手段と、1倍、2倍、4倍のオーバーサンプル数毎に前記データシフト手段におけるデータシフト経路を切り替えるデータシフト切替手段と、1倍、2倍、4倍の各オーバサンプル毎に夫々に応じたオーバサンプリング位相に同期したクロック信号を前記データシフト手段に供給するクロック制御手段と、を具備する構成を採る。
【0024】
この構成によれば、4倍オーバサンプル分のデータシフトレジスタを備えるとともに、1、2、4倍のオーバーサンプル毎に異なるシフト動作をさせるデータシフト経路を切り替えることから、コードレジスタ、逆拡散演算部、シンボル積分部の回路構成が1倍オーバサンプル分のみで済み、従来のような1オーバーサンプル構成のマッチトフィルタを4系統併設する必要がなくなることから回路規模の削減が可能となる。したがって、小型・軽量化が可能となり、また小型・軽量化によってコストの削減が可能となる。
【0025】
因みに、請求項1に係る発明のマッチトフィルタではデータシフト切替手段でデータの更新及び保持制御並びに経路切替を行うが、請求項2に係る発明のマッチトフィルタでは経路切替をデータシフト切替手段で行い、データの更新及び保持制御をクロック制御手段にて行う。
【0026】
請求項3に係る発明のCDMA受信装置は、請求項1又は請求項2に係る発明のマッチトフィルタを具備し、前記マッチトフィルタの相関検出結果に基づいて同期獲得又は同期追従を行う構成を採る。
【0027】
この構成によれば、請求項1又は請求項2に係る発明のマッチトフィルタを具備するので、小型、低コスト及び低消費電力化が図れるCDMA受信装置を提供することができる。
【0028】
請求項4に係る発明の基地局装置は、請求項1又は請求項2に係る発明のマッチトフィルタを具備し、前記マッチトフィルタにてスペクトラム拡散変調信号について同期を獲得し、獲得した同期タイミングに基づいて制御を行う構成を採る。
【0029】
この構成によれば、請求項1又は請求項2に係る発明のマッチトフィルタを具備するので、小型、低コスト及び低消費電力化が図れる基地局装置を提供することができる。
【0030】
請求項5に係る発明の移動通信端末装置は、請求項1又は請求項2記載のマッチトフィルタを具備し、前記マッチトフィルタにてスペクトラム拡散変調信号について同期を獲得し、獲得した同期タイミングに基づいて制御を行う構成を採る。
【0031】
この構成によれば、請求項1又は請求項2に係る発明のマッチトフィルタを具備するので、小型、低コスト及び低消費電力化が図れる移動通信端末装置を提供することができる。
【0032】
請求項6に係る発明の移動体通信システムは、請求項4記載の基地局装置と、請求項5記載の移動通信端末装置と、を具備する構成を採る。
【0033】
この構成によれば、小型、低コスト及び低消費電力化が図れる基地局装置と移動通信端末装置とを具備する移動体通信システムを提供することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、4倍オーバーサンプルされた入力データを1シンボル長ずつシフト入力して保持し、各組のシフトレジスタの最も後段に位置するデータレジスタの出力を逆拡散演算用として出力するデータシフト手段に、4倍オーバーサンプリング位相に同期したクロック信号を常時供給し、1倍、2倍、4倍の各オーバーサンプル毎にデータシフト手段におけるデータの更新及び保持制御を行うことである。
【0035】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0036】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るマッチトフィルタの構成を示すブロック図である。
【0037】
図1において、マッチトフィルタ101は、データシフトレジスタ102と、このデータシフトレジスタ102に必要な選択信号(1倍、2倍、4倍オーバサンプル切替信号)を発生するオーバーサンプルシフト制御部103と、クロックを発生し、データシフトレジスタ102にクロックを供給するクロック発生部104と、1シンボル相関演算に必要な拡散コードを取り込み、シリアル/パラレル変換するコードレジスタ105と、データシフトレジスタ102に格納されたデータとコードレジスタ105に格納された拡散コードとから逆拡散演算を行う逆拡散演算部106と、逆拡散演算後の相関結果を算出するシンボル積分部107と、相関出力結果を蓄積するメモリ部108とを備えている。
【0038】
データシフトレジスタ102は、4倍オーバーサンプルされた受信入力データDiを1シンボル長ずつシフトして保持するもので、4タップ分のデータレジスタ110、111、112、113からなるシフトレジスタを合計256組備えるとともに、各シフトレジスタ毎に選択回路114、115、116、117を備えている。4タップ分のシフトレジスタの最も後段に位置するデータレジスタ(例えば1組目ではデータレジスタ113)の出力が逆拡散演算部106に入力される。これは、他の255組の各シフトレジスタにおいてもその最後に位置するデータレジスタの出力が逆拡散演算部106に入力される。
【0039】
選択回路114は、オーバサンプルシフト制御部103からの選択信号SEL41により、受信入力データDiと、データ入力側から1タップ目のデータレジスタ110の出力うち1つを選択する。選択回路115は、オーバサンプルシフト制御部103からの選択信号SEL421により、データレジスタ110の出力と、受信入力データDiと、データ入力側から2タップ目に位置するデータレジスタ111の出力のうち1つを選択する。
【0040】
選択回路116は、オーバサンプルシフト制御部103からの選択信号SEL41により、データレジスタ111の出力と、データ入力側から3タップ目に位置するデータレジスタ112の出力のうち1つを選択する。選択回路117は、オーバサンプルシフト制御部103からの選択信号SEL4210により、データレジスタ112の出力と、データレジスタ111の出力と、受信入力データDiと、データ入力側から4タップ目に位置するデータレジスタ113の出力のうち1つを選択する。
【0041】
データレジスタ110は、選択回路114で選択されたデータを保持する。データレジスタ111は、選択回路115で選択されたデータを保持する。データレジスタ112は、選択回路116で選択されたデータを保持する。データレジスタ113は、選択回路117で選択されたデータを保持する。逆拡散演算部106は、データレジスタ113に保持されたデータとコードレジスタ105の入力側から1タップ目のデータについて逆拡散演算を行い、その結果をシンボル積分回路107へ出力する。コードレジスタ105は、1シンボル相関演算に必要な拡散コードを入力しシリアル/パラレル変換して出力する。
【0042】
次に、上記構成のマッチトフィルタ101の動作について、図2から図4に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【0043】
〔4倍オーバサンプル動作〕
図2は、マッチトフィルタ101の4倍オーバーサンプル設定時の動作を示すタイミングチャートである。
【0044】
クロック発生部104からは4倍オーバーサンプリング位相に同期したクロック信号CLKがデータシフトレジスタ102に入力される。受信入力データDiがサンプリング位相A〜Dの4位相を1チップ周期として入力される。この4倍オーバーサンプル動作ではデータレジスタ110〜113の全てが使用される。オーバーサンプルシフト制御部103からは、データシフトレジスタ102で使用される制御信号SEL41、SEL421、SEL4210が出力される。
【0045】
制御信号SEL41、SEL421、SEL4210信号は、4倍オーバーサンプル設定時には全て”4”に固定される。これにより、データシフトレジスタ102のデータレジスタ110、111、112、113がシフトレジスタ接続となり、これらの出力であるtap0、tap1、tap2、tap3は、図2に示すように、クロック信号CLKに同期して受信入力データDiをシフトする。すなわち、受信入力データデータDiは、tap0→tap1→tap2→tap3→…の順でシフトされる。これにより、相関出力Soは図に示すような結果となる。
【0046】
〔2倍オーバサンプル動作〕
次に、図3は、マッチトフィルタ101の2倍オーバーサンプル設定時の動作を示すタイミングチャートである。
【0047】
クロック発生部104からは4倍オーバーサンプリング位相に同期したクロック信号CLKがデータシフトレジスタ102に供給される。受信入力データDiは、サンプリング位相A〜Dの4位相を1チップ周期として入力される。この2倍オーバーサンプル動作では、データレジスタ110及び112は使用されず、データレジスタ111及び113のみ使用される。
【0048】
オーバーサンプルシフト制御部103からデータシフトレジスタ102で使用される制御信号SEL41、SEL4210が出力される。2倍オーバーサンプル設定時の制御信号SEL421は、データレジスタ111がデータを保持するか更新するかを指定する。制御信号SEL4210は、データレジスタ113がデータを保持するか更新するかを指定する。
【0049】
制御信号SEL421、制御信号SEL421、制御信号SEL4210を図3に示すように発生することにより、選択回路115では、1クロック毎に2,1,2,1…と入力選択の切り替えが行われる。また、選択回路117では、1クロック毎に2,0,2,0…と入力選択の切り替えが行われる。したがって、データレジスタ111の出力tap1とデータレジスタ113の出力tap3は図3に示すように、受信入力データのデータDiからtap1→tap1→tap3→tap3→…の順でシフトされる。これにより、相関出力Soは図に示すような結果となる。
【0050】
〔1倍オーバサンプル動作〕
図4は、マッチトフィルタ101の1倍オーバーサンプル設定時の動作を示すタイミングチャートである。
【0051】
クロック発生部104からは4倍オーバーサンプリング位相に同期したクロック信号CLKがデータシフトレジスタ102に供給される。受信入力データDiはサンプリング位相A〜Dの4位相を1チップ周期として入力される。オーバーサンプルシフト制御部103からは、データシフトレジスタ102で使用される制御信号SEL4210が出力される。
【0052】
1倍オーバーサンプル設定時の制御信号SEL4210は、データレジスタ113がデータを保持するか更新するかを指定する。制御信号SEL4210を図4に示すように発生することにより、選択回路117では、1クロック毎に1,0,0,0,1,0,0,0…と入力選択の切り替えが行われる。したがって、データレジスタ113の出力tap3は図4に示すように、受信入力データのデータDiからtap3→tap3→tap3→tap3→…の順でシフトされる。これにより、相関出力Soは図に示すような結果となる。
【0053】
このように、本実施の形態のマッチトフィルタ101によれば、4倍オーバーサンプルされた入力データを1シンボル長ずつシフト入力して保持し、各組のシフトレジスタの最も後段に位置するデータレジスタの出力を逆拡散演算用として出力するデータシフトレジスタ102に、4倍オーバーサンプリング位相に同期したクロック信号を常時供給し、1倍、2倍、4倍の各オーバーサンプル毎にデータシフトレジスタ102におけるデータの更新及び保持制御を行う。
【0054】
したがって、従来のマッチトフィルタ1001と比べて、コードレジスタ、逆拡散演算部、シンボル積分部を約1/4に削減できるとともに、相関出力選択部を削除することができるので、回路規模の大幅な削減が可能となり、これにより小型・軽量化が図れるとともにコストの削減が図れる。
【0055】
なお、本実施の形態のマッチトフィルタ101は、オーバーサンプル数1〜4倍で可変する時の例を示したものであり、同様の考え方を用いることにより他のオーバーサンプル数可変の場合であっても対応可能である。
【0056】
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2に係るマッチトフィルタの構成を示すブロック図である。
【0057】
図5において、本実施の形態のマッチトフィルタ501は、データシフトレジスタ502と、データシフトレジスタ502に必要な選択制御信号を発生し出力するオーバーサンプルシフト制御部503と、クロックを発生してデータシフトレジスタ502に供給するクロック発生部504と、1シンボル相関演算に必要な拡散コードを取り込み、シリアル/パラレル変換するコードレジスタ505と、データシフトレジスタ502に格納されたデータとコードレジスタ505に格納された拡散コードとから逆拡散演算を行う逆拡散演算部506と、逆拡散演算後の相関結果を算出するシンボル積分部507と、相関出力結果を蓄積するメモリ部508とを備えている。
【0058】
データシフトレジスタ502は、4倍オーバーサンプルされた受信入力データDiを1シンボル長ずつシフト入力して保持するものであり、4タップ分のデータレジスタ510、511、512、513からなるシフトレジスタを合計256組備えるとともに、各シフトレジスタ毎に選択回路514、515を備えている。4タップ分のシフトレジスタの最も後段に位置するデータレジスタ(例えば1組目ではデータレジスタ513)の出力が逆拡散演算部506に入力される。これは、他の255組の各シフトレジスタにおいてもその最後に位置するデータレジスタの出力が逆拡散演算部506に入力される。
【0059】
データレジスタ510は、データ入力側から1タップ目に位置し、受信入力データDiをクロック発生部504からのクロックCLK4によって保持する。データレジスタ511は、データ入力側から2タップ目に位置し、選択回路514の出力をクロック発生部504からのクロックCLK42によって保持する。データレジスタ512は、データ入力側から3タップ目に位置し、データレジスタ511の出力をクロック発生部504からのクロックCLK4によって保持する。データレジスタ513は、データ入力側から4タップ目に位置し、選択回路515の出力をクロック発生部504からのクロックCLK421によって保持する。
【0060】
選択回路514は、オーバーサンプルシフト制御部503からの選択信号SEL42により、データレジスタ510の出力と受信入力データDiのうち1つを選択する。選択回路515は、オーバーサンプルシフト制御部503からの選択信号SEL421により、データレジスタ511の出力と、データレジスタ512の出力と、受信入力データDiのうち1つを選択する。コードレジスタ505は、1シンボル相関演算に必要な拡散コードをシリアル/パラレル変換する。逆拡散演算部506は、データレジスタ513の出力とコードレジスタ505のデータ入力側から1タップ目の内容について逆拡散演算を行い、その結果をシンボル積分部507へ出力する。
【0061】
次に、マッチトフィルタ501の動作について、図6から図8に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【0062】
〔4倍オーバサンプル動作〕
図6は、マッチトフィルタ501の4倍オーバーサンプル設定時の動作を示すタイミングチャートである。
【0063】
クロック発生部504から4倍オーバーサンプリング位相に同期したクロック信号CLK421、CLK42、CLK4がデータシフトレジスタ502に入力される。受信入力データDiは、サンプリング位相A〜位相Dの4位相を1チップ周期として入力される。4倍オーバーサンプル動作では、データレジスタ510から512の全てが使用される。
【0064】
オーバーサンプルシフト制御部503からは、データシフトレジスタ502で使用される制御信号SEL42、SEL421が出力される。制御信号SEL42、SEL421は4倍オーバーサンプル設定時には全て”4”に固定される。これにより、データシフトレジスタ502のデータレジスタ510、511、512、513はシフトレジスタ接続となり、これらの出力であるtap0、tap1、tap2、tap3は図6に示すようにクロックに同期して受信入力データDiをシフトする。これにより、相関出力Soは図に示すような結果となる。
【0065】
〔2倍オーバサンプル動作〕
図7は、マッチトフィルタ501の2倍オーバーサンプル設定時の動作を示すタイミングチャートである。
【0066】
クロック発生部504から2倍オーバーサンプリング位相に同期したクロック信号CLK421、CLK42がデータシフトレジスタ502に供給される。受信入力データDiは、サンプリング位相A〜位相Dの4位相を1チップ周期として入力される。2倍オーバーサンプル動作ではデータレジスタ511とデータレジスタ513が使用される。
【0067】
オーバーサンプルシフト制御部503からはデータシフトレジスタ502で使用される制御信号SEL42及びSEL421が出力される。2倍オーバーサンプル設定時の制御信号SEL42は、データレジスタ511に入力するデータを選択する。また、制御信号SEL421は、データレジスタ513に入力するデータを選択する。制御信号SEL421及びSEL42を図7に示すように”2”に固定することにより、データレジスタ511の出力tap1とデータレジスタ513の出力tap3は図7に示すようになる。これにより、相関出力Soは図に示すような結果となる。
【0068】
〔1倍オーバサンプル動作〕
図8は、マッチトフィルタ501の1倍オーバーサンプル設定時の動作を示すタイミングチャートである。
【0069】
クロック発生部504からは、1倍オーバーサンプリング位相に同期したクロック信号CLK421がデータシフトレジスタ502に供給される。受信入力データDiは、サンプリング位相A〜位相Dの4位相を1チップ周期として入力される。オーバーサンプルシフト制御部503からは、データシフトレジスタ502で使用される制御信号SEL42及びSEL421が出力される。1倍オーバーサンプル設定時の制御信号SEL421は、データレジスタ513に入力するデータを選択する。
【0070】
制御信号SEL421を図8に示すように入力することで、データレジスタ13の出力tap3が図8に示すようになる。これにより、相関出力Soは図に示すような結果となる。ここでのポイントとしては、本実施の形態のマッチトフィルタ501は、先に述べた実施の形態1のマッチトフィルタ101に比べて、データシフトレジスタ502内のデータレジスタ前段の選択回路を削減できるので、更に回路規模及び消費電力の削減を図ることができる。また、データシフトレジスタ502内のデータレジスタに対するクロック供給のON/OFF制御がし易いという利点もある。
【0071】
なお、図5に示すマッチトフィルタ501はオーバーサンプル数1〜4倍で可変する場合の例を示したものであり、同様の考え方を用いることにより他のオーバーサンプル数可変の場合であっても対応可能である。
【0072】
このように、本実施の形態のマッチトフィルタ501によれば、4倍オーバーサンプルされた入力データを1シンボル長ずつシフト入力して保持し、各組のシフトレジスタの最も後段に位置するデータレジスタの出力を逆拡散演算用として出力するデータシフトレジスタ502に、1倍、2倍、4倍の各オーバサンプル毎に夫々に応じたオーバサンプリング位相に同期したクロック信号を供給し、さらに1倍、2倍、4倍のオーバーサンプル数毎にデータシフトレジスタ502におけるデータシフト経路を切り替える。
【0073】
したがって、クロック発生部504の機能が複雑になるものの、データシフトレジスタ502の選択回路514、515の数を実施の形態1のマッチトフィルタ101よりも少なくでき、データシフトレジスタへのクロック供給も削減できるので、更に回路規模と消費電力の削減が可能となる。
【0074】
(実施の形態3)
図13は、本発明の実施の形態3に係るCDMA受信装置の要部構成を示すブロック図である。
【0075】
この図示すCDMA受信装置は、受信アンテナ901と、所定のフィルタリング及び増幅する高周波信号処理部902と、A/D変換器903と、復調器904と、復号器905と、復号された信号を音声に換えるコーデック部906と、マッチトフィルタ101とを有している。マッチトフィルタ101は、上述した実施の形態1のものであるが、勿論実施の形態2のマッチトフィルタ501でも構わない。スペクトラム拡散された受信信号はマッチトフィルタ101で相関演算され相関結果が出力される。
【0076】
マッチトフィルタ101は、従来のマッチトフィルタ1001より少ない回路規模で1倍から4倍まで可変に対応したオーバーサンプル演算を行うので、本実施の形態のCDMA受信装置によれば、マッチトフィルタによる回路規模増分を抑えることが可能となり、装置の価格、サイズ及び消費電力削減を実現できる。通信端末装置の場合は、さらなる装置サイズの削減を図ることができ、また基地局装置においては高集積にチャンネル実装されるシステム全体の消費電力を削減することができる。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、演算するオーバーサンプル数を1倍から4倍まで可変にする場合に、必要なコードレジスタ、逆拡散演算回路部、シンボル積分ブロックの回路規模を約1/4に削減することができるので、適用する装置(例えば、CDMA受信装置、通信端末装置、基地局装置等)の小型・軽量化が図れると共にコストの削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るマッチトフィルタの構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態1に係るマッチトフィルタの4倍オーバーサンプル設定時のタイミングチャート
【図3】本発明の実施の形態1に係るマッチトフィルタの2倍オーバーサンプル設定時のタイミングチャート
【図4】本発明の実施の形態1に係るマッチトフィルタの1倍オーバーサンプル設定時のタイミングチャート
【図5】本発明の実施の形態2に係るマッチトフィルタの構成を示すブロック図
【図6】本発明の実施の形態2に係るマッチトフィルタの4倍オーバーサンプル設定時のタイミングチャート
【図7】本発明の実施の形態2に係るマッチトフィルタの2倍オーバーサンプル設定時のタイミングチャート
【図8】本発明の実施の形態2に係るマッチトフィルタの1倍オーバーサンプル設定時のタイミングチャート
【図9】本発明の実施の形態3に係るCDMA受信装置の要部構成を示すブロック図
【図10】従来のマッチトフィルタの構成を示すブロック図
【図11】従来のマッチトフィルタの4倍オーバーサンプル設定時のタイミングチャート
【図12】従来のマッチトフィルタの2倍オーバーサンプル設定時のタイミングチャート
【図13】従来のマッチトフィルタの1倍オーバーサンプル設定時のタイミングチャート
【符号の説明】
101、501 マッチトフィルタ
102、502 データシフトレジスタ
103、503 オーバーサンプルシフト制御部
104、504 クロック発生部
105、505 コードレジスタ
106、506 逆拡散演算部
107、507 シンボル積分部
108、508 メモリ部
110、111、112、113 データレジスタ
114、115、116、117 選択回路
901 受信アンテナ
902 高周波信号処理部
903 A/D変換器
904 復調器
905 復号器
906 コーデック部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a matched filter used in synchronization establishment processing of a spread spectrum communication system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, spread spectrum communication, particularly CDMA (Code Division Multiple Access), which has high frequency utilization efficiency and enables high-speed and high-quality data communication, has become mainstream in mobile communication systems. A feature required for a mobile communication terminal device of a mobile communication system is small size and light weight, and one of the achievements is a reduction in circuit scale. Even in a base station apparatus of a mobile communication system, in order to increase the number of users that can be handled, a large number of large-scale receiving circuits are built in, and it is therefore a problem to reduce the circuit scale of the apparatus.
[0003]
An effective item for reducing the size of both the mobile communication terminal device and the base station device is to reduce the size of the matched filter used in the synchronization unit. The matched filter is used in the receiving unit and outputs data (delay profile) indicating how much the received data received from the user is delayed from the reference timing of the apparatus. The apparatus performs RAKE reception based on the delay profile data output from the matched filter.
[0004]
In general, a transmission baseband signal processing unit of a CDMA mobile communication system performs processing with a minimum unit of chip rate data obtained by spreading data to be transmitted with a spreading code. On the other hand, in the matched filter used in the reception baseband processing unit, the A / D (Analog / Digital) converter provided in the previous stage is doubled in order to double the timing accuracy of the delay profile in one chip section. Sampled data is generated and input to a matched filter for computation.
[0005]
In the conventional matched filter, in order to make the accuracy of oversampling variable as a system, a matched filter for calculating a correlation result from received data that has been oversampled by 1 time is provided in parallel for the corresponding number of oversamples. The correlation output is selected and output by the selection circuit.
[0006]
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional matched filter.
The matched
[0007]
The matched
[0008]
[4 times oversampling operation]
FIG. 11 is a timing chart when the matched
[0009]
In this figure, received input data Di is data that has been oversampled four times from phase A to phase D in one chip interval. The A-system correlation signal is output from the
[0010]
Further, the C-system correlation signal is output from the
[0011]
[Double oversampling operation]
FIG. 12 is a timing chart when the matched
[0012]
In this figure, received input data Di is data that has been oversampled four times from phase A to D in one chip interval. In this case, the received input data Di may be data oversampled twice. Clocks are output from the
[0013]
The B-system clock Cb corresponding to the other two types of phase B and the D-system clock Cd corresponding to the phase D are fixed at the low level in order to reduce power consumption because the
[0014]
[1x oversample operation]
FIG. 13 is a timing chart when the matched
[0015]
In this figure, received input data Di is data that has been oversampled four times from phase A to phase D in one chip interval. In this case, the received input data Di may be data that has been oversampled by a factor of 1. A clock is output from the
[0016]
The
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional matched filter, when the number of oversamples is made variable, it is necessary to provide four matched filters of 1 × oversample. For this reason, the size of the matched filter becomes large, and it is difficult to reduce the size and weight of an applied device (for example, a CDMA receiving device), and it is difficult to reduce the cost.
[0018]
In other words, when adopting a configuration in which the number of oversamples from 1 × oversample to 4 × oversample is variable, 4 matched filters with 1 oversample configuration with 1 symbol length taps are provided for each output. It is necessary to adopt a configuration for switching and outputting at a predetermined timing.
[0019]
However, it is not necessary to operate two matched filters when a correlated output of 2 times oversampling is required, and operates 3 matched filters when a correlated output of 1 times oversample is required. There is no need to let them. That is, when the conventional matched filter configuration supports a variable number of oversamples, a redundant circuit configuration exists depending on the operation. Therefore, the scale of the matched filter becomes large, which also affects the increase in the scale of the applied device.
[0020]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a matched filter capable of simplifying a circuit configuration while changing the number of oversamples.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The matched filter according to the first aspect of the present invention includes a plurality of sets of shift registers each including four data registers, and shifts and holds input data oversampled four times by one symbol length. A data shift means for outputting the output of the data register located at the last stage of the shift register for despreading operation; a clock signal supply means for supplying a clock signal synchronized with a 4-times oversampling phase to the data shift means; A data shift switching means for performing data update and holding control in the data shift means for each oversampling of double, double, and quadruple and switching the data shift path is adopted.
[0022]
According to this configuration, since the data shift register for 4 times oversampling is provided and the data shift path for performing different shift operations for each of 1, 2, 4 times oversampling is switched, the code register, despreading operation unit The circuit configuration of the symbol integration unit is only required for 1-time oversampling, and it becomes unnecessary to provide four matched filters with a 1-oversampling configuration as in the prior art, so that the circuit scale can be reduced. Accordingly, the size and weight can be reduced, and the cost can be reduced by the reduction in size and weight.
[0023]
The matched filter according to a second aspect of the present invention includes a plurality of sets of shift registers each including four data registers, and shifts and holds input data oversampled four times by one symbol length. Data shift means for outputting the output of the data register located at the last stage of the shift register for despreading operation, and data for switching the data shift path in the data shift means for every 1 ×, 2 ×, 4 × oversample numbers A shift switching means and a clock control means for supplying the data shift means with a clock signal synchronized with an oversampling phase corresponding to each oversample of 1 ×, 2 ×, and 4 × are adopted. .
[0024]
According to this configuration, since the data shift register for 4 times oversampling is provided and the data shift path for performing different shift operations for each of 1, 2, 4 times oversampling is switched, the code register, despreading operation unit The circuit configuration of the symbol integration unit is only required for 1-time oversampling, and it becomes unnecessary to provide four matched filters with a 1-oversampling configuration as in the prior art, so that the circuit scale can be reduced. Accordingly, the size and weight can be reduced, and the cost can be reduced by the reduction in size and weight.
[0025]
Incidentally, in the matched filter according to the first aspect of the present invention, the data shift switching means performs data update and holding control and path switching. In the matched filter of the second aspect of the present invention, path switching is performed by the data shift switching means. Then, data update and holding control are performed by the clock control means.
[0026]
A CDMA receiver according to a third aspect of the present invention comprises the matched filter according to the first or second aspect of the present invention, and is configured to perform synchronization acquisition or synchronization tracking based on a correlation detection result of the matched filter. take.
[0027]
According to this configuration, since the matched filter of the invention according to
[0028]
A base station apparatus according to a fourth aspect of the present invention comprises the matched filter according to the first or second aspect of the present invention, wherein synchronization is acquired with respect to a spread spectrum modulation signal by the matched filter, and the acquired synchronization timing The control is performed based on the above.
[0029]
According to this configuration, since the matched filter of the invention according to
[0030]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a mobile communication terminal apparatus comprising the matched filter according to the first or second aspect, wherein the matched filter acquires synchronization for a spread spectrum modulation signal, and the acquired synchronization timing is obtained. The structure which controls based on this is taken.
[0031]
According to this configuration, since the matched filter of the invention according to
[0032]
A mobile communication system according to a sixth aspect of the invention employs a configuration comprising the base station apparatus according to the fourth aspect and the mobile communication terminal apparatus according to the fifth aspect.
[0033]
According to this configuration, it is possible to provide a mobile communication system including a base station apparatus and a mobile communication terminal apparatus that can be reduced in size, cost, and power consumption.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The essence of the present invention is that the input data oversampled four times is shifted and held by one symbol length, and the output of the data register located at the last stage of each set of shift registers is output for despreading operation. A clock signal synchronized with the 4-times oversampling phase is always supplied to the shift means, and data update and hold control in the data shift means is performed for each 1-, 2-, 4-times oversample.
[0035]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0036]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a matched filter according to
[0037]
In FIG. 1, a matched
[0038]
The
[0039]
The selection circuit 114 selects one of the received input data Di and the output of the data register 110 of the first tap from the data input side, based on the selection signal SEL41 from the oversample
[0040]
The
[0041]
The data register 110 holds the data selected by the selection circuit 114. The data register 111 holds the data selected by the
[0042]
Next, the operation of the matched
[0043]
[4 times oversampling operation]
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the matched
[0044]
From the
[0045]
The control signals SEL41, SEL421, and SEL4210 signals are all fixed to “4” when the 4-fold oversampling is set. As a result, the data registers 110, 111, 112, and 113 of the
[0046]
[Double oversampling operation]
Next, FIG. 3 is a timing chart showing the operation when the matched
[0047]
A clock signal CLK synchronized with the quadruple oversampling phase is supplied from the
[0048]
Control signals SEL41 and SEL4210 used in the
[0049]
By generating the control signal SEL421, the control signal SEL421, and the control signal SEL4210 as shown in FIG. 3, the
[0050]
[1x oversample operation]
FIG. 4 is a timing chart showing the operation when the matched
[0051]
A clock signal CLK synchronized with the quadruple oversampling phase is supplied from the
[0052]
The control signal SEL4210 at the time of setting the 1 × oversample designates whether the data register 113 holds or updates data. By generating the control signal SEL4210 as shown in FIG. 4, the
[0053]
As described above, according to the matched
[0054]
Therefore, as compared with the conventional matched
[0055]
Note that the matched
[0056]
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the matched filter according to
[0057]
In FIG. 5, a matched filter 501 of this embodiment includes a
[0058]
The
[0059]
The data register 510 is located at the first tap from the data input side, and holds the received input data Di by the clock CLK4 from the
[0060]
The
[0061]
Next, the operation of the matched filter 501 will be described with reference to the timing charts shown in FIGS.
[0062]
[4 times oversampling operation]
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the matched filter 501 when setting 4 times oversampling.
[0063]
Clock signals
[0064]
From the oversample
[0065]
[Double oversampling operation]
FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the matched filter 501 when setting the double oversampling.
[0066]
Clock signals
[0067]
The oversample
[0068]
[1x oversample operation]
FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the matched filter 501 when the 1 × oversampling is set.
[0069]
A
[0070]
By inputting the control signal SEL421 as shown in FIG. 8, the output tap3 of the data register 13 becomes as shown in FIG. As a result, the correlation output So is as shown in the figure. As a point here, the matched filter 501 of the present embodiment can reduce the selection circuit in the data register front stage in the
[0071]
Note that the matched filter 501 shown in FIG. 5 shows an example in which the number of oversamples can be varied by 1 to 4 times, and even if the number of oversamples is variable by using the same concept. It is possible.
[0072]
As described above, according to the matched filter 501 of this embodiment, the input data that has been oversampled four times is shifted and held by one symbol length, and the data register located at the last stage of each set of shift registers. Is supplied to the
[0073]
Therefore, although the function of the
[0074]
(Embodiment 3)
FIG. 13 is a block diagram showing the main configuration of the CDMA receiving apparatus according to
[0075]
The CDMA receiver shown in the figure includes a receiving
[0076]
Since the matched
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the number of oversamples to be calculated is varied from 1 to 4 times, the circuit scale of a necessary code register, despreading operation circuit unit, and symbol integration block is about 1 Therefore, it is possible to reduce the size and weight of a device to be applied (for example, a CDMA receiving device, a communication terminal device, a base station device, etc.) and reduce the cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a matched filter according to
FIG. 2 is a timing chart at the time of setting a 4-fold oversample of the matched filter according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a timing chart when setting a double oversampling of the matched filter according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing chart at the time of setting a 1 × oversample of the matched filter according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a matched filter according to
FIG. 6 is a timing chart when a 4-fold oversampling of the matched filter according to the second embodiment of the present invention is set.
FIG. 7 is a timing chart when setting a double oversampling of the matched filter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a timing chart when the oversampling of the matched filter according to the second embodiment of the present invention is set.
FIG. 9 is a block diagram showing a main configuration of a CDMA receiving apparatus according to
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a conventional matched filter
FIG. 11 is a timing chart when setting 4 times oversampling of a conventional matched filter.
FIG. 12 is a timing chart when setting twice oversampling of a conventional matched filter.
FIG. 13 is a timing chart when setting a 1 × oversample of a conventional matched filter.
[Explanation of symbols]
101, 501 matched filter
102, 502 Data shift register
103, 503 Oversample shift control unit
104, 504 Clock generator
105, 505 Code register
106, 506 Despreading operation unit
107,507 Symbol integration unit
108,508 Memory part
110, 111, 112, 113 Data register
114, 115, 116, 117 selection circuit
901 Receive antenna
902 High frequency signal processor
903 A / D converter
904 demodulator
905 Decoder
906 Codec section
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